α-淀粉酶綜述

1、1α-淀粉酶概述 淀粉酶概述陳國威 陳國威 2011-11-13 2011-11-13摘要： 摘要：α-淀粉酶分布十分廣泛，遍及微生物至高等植物。α-淀粉酶是一種十分重要的酶制劑，大量應用于糧食加工、食品工業(yè)、釀造、發(fā)酵、紡織品工業(yè)和醫(yī)藥行業(yè)等，是應用最為廣泛的酶制劑之一。本文概述了α-淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和應用發(fā)展史、分離純化及結(jié)構(gòu)的研究史、催化機制及其研究史、工業(yè)化生產(chǎn)和應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢等。關鍵詞： 關鍵詞：α-淀粉酶 發(fā)現(xiàn) 應用 分

2、離純化 結(jié)構(gòu) 催化機制 研究史 發(fā)展趨勢 Overview of α-amylaseAbstract:α-amylases are well distributed throughout microorganisms and other biological. α-amylases are one of the most popular and important form of industrial enzymes，which a

3、re used extensively for grain processing，food processing, brewing, fermentation, textile industry and pharmaceutical industry. This article outlines the discovery of α-amylase and application history, purification and st

4、ructure of history, catalytic mechanism and its research history, industrial production and application status and development trends.Keywords:α-amylases; discovery; application; purification; structure; catalytic mechan

5、ism; research history; development trends.α- 淀粉酶( α- 1,4- D- 葡萄糖- 葡萄糖苷水解酶) 普遍分布在動物、植物和微生物中, 是一種重要的淀粉水解酶。其作用于淀粉時從淀粉分子的內(nèi)部隨機切開α-1，4 糖苷鍵，生成糊精和還原糖。由于產(chǎn)物的末端殘基碳原子構(gòu)型為α構(gòu)型，故稱α-淀粉酶?，F(xiàn)在α-淀粉酶泛指能夠從淀粉分子內(nèi)部隨機切開α-1，4 糖苷鍵，起液化作用的一類酶。1 α-淀粉酶的

6、發(fā)現(xiàn)和應用史 淀粉酶的發(fā)現(xiàn)和應用史1.1 α-淀粉酶的發(fā)現(xiàn) 淀粉酶的發(fā)現(xiàn) 啤酒是最古老的酒精飲料，發(fā)酵是其關鍵步驟，其中所包含的糖化過程就是把淀粉轉(zhuǎn)化為糖。這個轉(zhuǎn)化過程的機理一直都沒有被弄清楚，直到淀粉的發(fā)現(xiàn)。在 19 世紀早期，許多科學家都在研究谷物提取物中淀粉的消化機理。Nasse（1811 年）發(fā)現(xiàn)，從生物體中提取的淀粉能過被轉(zhuǎn)化為糖，而從被沸水殺死的植物細胞中提取的淀粉不能被轉(zhuǎn)化為糖。Kirchhoff（1815 年）做了一個巧

7、妙的實驗。他3值為 5151 萬美元,淀粉酶類為 1550 萬美元,1980 年總產(chǎn)值是 6681 萬美元,其中淀粉酶類約占 20 %。在日本,1976 年酶制劑總銷售額為 2999 百萬日元,α－淀粉酶為 1530百萬日元,占 50%。將淀粉用α-淀粉酶液化、糖化酶糖化進而提取葡萄糖的工藝奠定了果糖漿和淀粉糖漿生產(chǎn)的基礎,因而改變了糖品種的結(jié)構(gòu), 開辟了淀粉加工的新途徑。1980 年, 美國果葡萄漿用量已達 40 億磅, 折合成濕淀

8、粉為 280 萬噸, 若加上未統(tǒng)計的數(shù)字, 估計實際可達 500 萬噸。僅生產(chǎn)可口可樂每年則需用糖漿 100 萬噸[3]。目前, 除開展大量常規(guī)誘變育種工作外, 國外已初步搞清了α一淀粉酶的調(diào)控基因, 探討了有關轉(zhuǎn)導轉(zhuǎn)化和基因克隆等育種技術(shù)。將枯草芽抱桿菌重組體的基因引入生產(chǎn)菌株陰, 使α－淀粉酶產(chǎn)量提高 7 －10 倍, 并已應用于食品和制酒工業(yè), 給選育高產(chǎn)α－淀粉酶菌株開創(chuàng)了新的途徑[4]。α-淀粉酶在動物、植物、微生物中均能產(chǎn)

9、生，但大量生產(chǎn)還是主要靠微生物發(fā)酵。有關的屬有：Bacillus ，Bacteroides，Clostridium，Thermomonospora，Acinetobacter，Thermophile，Pseudomonas，Streptomyces，Thermoactinomyces，Aspergillus，Mucor，Neurospora，Penicillium 等。世界許多國家都以枯草桿菌（B.subtilis）生產(chǎn)的細菌淀粉酶和

10、米曲霉（Aspergillus oryzae）生產(chǎn)的真菌淀粉酶為主要產(chǎn)品[5]。下面僅以真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)應用現(xiàn)狀為例說明。目前國際上僅有諾維信、丹尼斯克和帝斯曼等少數(shù)幾家大型酶制劑公司擁有真菌α-淀粉酶的先進的生產(chǎn)技術(shù)與產(chǎn)品，且一直處于國際領先水平，其發(fā)酵水平一般在 2 000 U/g 以上( 固態(tài)發(fā)酵) 。雖然，我國早在 1965 年就已在無錫建成我國第一個酶制劑廠—無錫酶制劑廠，并相繼在國內(nèi)實現(xiàn)了α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶及高

11、溫α-淀粉酶等生物酶制劑的生產(chǎn)和利用。但是，我國在很長一段時間內(nèi)對真菌α-淀粉酶的生產(chǎn)卻處于空白狀態(tài)，或有少量的自主產(chǎn)品面市，仍然遠不能滿足市場需求，使得我國必須通過大量進口才得以滿足國內(nèi)食品或發(fā)酵等工業(yè)日益增長的使用需求。隨著真菌α-淀粉酶需求量的日益增加及其相對較昂貴的價格，使得近年來越來越多的國內(nèi)研究者開始關注真菌α-淀粉酶研究與開發(fā)工作。國內(nèi)報道的發(fā)酵水平大多數(shù)為 200-600 U/g。至 2004年，河南省科學院生物研究所與